Ce este automatizarea parțială, complexă și completă

Progresul tehnologic se caracterizează printr-o extindere continuă a automatizării producției — de la automatizarea parțială, adică execuția automată a producțiilor individuale, operațiuni, la automatizare complexă, de la complex — la automatizare completă cu o tranziție din ce în ce mai mare la ateliere și fabrici automate, oferind cea mai mare eficiență tehnică și economică. …

Automatizare parțială

O condiție prealabilă pentru automatizarea producției este mecanizarea tuturor operațiunilor de bază și auxiliare ale procesului tehnologic. Automatizarea parțială este o trăsătură distinctivă a oricărei producții.

Transferul funcțiilor umane către mașina de mișcare a sculelor a înlăturat limitările impuse de capacitățile fizice umane asupra dezvoltării producției și a provocat un salt brusc în nivelul și scara acesteia, cunoscut sub numele de revoluția industrială de la sfârșitul secolului al XVIII-lea și începutul secolului al XIX-lea.

De la crearea primelor mașini automate, automatizarea producției s-a dezvoltat continuu și calitativ.Înlocuiește un motor voluminos cu abur cu un ușor de operat și de dimensiuni mici motoare electrice a schimbat fundamental principiile de funcționare și proiectare a mașinilor de lucru și a schimbat principiile de management.

Acționarea individuală a corpurilor de lucru separate ale mașinilor și introducerea conexiunilor electrice între ele au simplificat foarte mult cinematica mașinilor, le-au făcut mai puțin greoaie și mai fiabile.

În comparație cu conexiunile mecanice, mai flexibile și mai convenabile în funcționare, conexiunile electrice au făcut posibilă crearea unui control programat combinat electric și mecanic, care a asigurat executarea automată a operațiunilor nemăsurat mai complexe decât mașinile automate cu un dispozitiv de programare mecanică (Avantajele sistemelor electrice de automatizare).

Cu conexiunile electrice, nu numai succesiunea necesară de mișcare a organelor de lucru este ușor de realizat, dar această secvență este ușor modificată pentru a restabili mașina de lucru pentru a procesa un produs nou. De exemplu, o mașină automată modernă controlată de computer (cf. Mașină CNC) poate manipula piese de orice formă. Pentru a restabili o astfel de mașină, este necesar doar să schimbați programul.

Controlul electric programat nu numai că poate efectua ciclul necesar de mișcare a corpurilor de lucru fără intervenția umană, ci poate asigura și pornirea automată a unui astfel de ciclu atunci când sunt îndeplinite anumite condiții, de exemplu, atunci când mașina este eliberată dintr-un produs deja procesat, acolo este o porțiune nouă de material și spațiile sale proprii, situate în raport cu organele de lucru...

Pentru a efectua automat o astfel de operație, mașina trebuie să fie echipată cu elemente sensibile - senzori care monitorizează îndeplinirea condițiilor individuale. În plus, sistemul de control în sine trebuie să fie capabil să verifice setul de îndeplinire a acestor condiții, adică să rezolve o problemă logică (vezi:O operațiune logică).

S-au răspândit regulatoarele automate, care, îndeplinindu-și funcțiile mult mai rapid și mai precis decât poate o persoană, au asigurat o îmbunătățire semnificativă a indicatorilor tehnici și economici ai multor industrii și procese.Servesc la menținerea unei tensiuni constante a generatorului, revoluții. a motorului, presiunea si temperatura aburului in cazane, grosimea benzii la laminoare, temperatura in cuptoare electrice etc.

Nu există producție în care controlerele automate - dispozitive pentru controlul sistemelor automate de control - să nu fie utilizate. În unele cazuri, aceste sisteme au făcut posibilă crearea de noi procese și unități care nu au putut fi implementate manual (de ex centrale nucleare).

Automatizare complexă

Cel mai mare efect al utilizării sistemelor de control automate este obținut cu o acoperire cuprinzătoare a automatizării tuturor mașinilor și unităților tehnologice ale unui atelier sau secții.

Automatizarea integrată este o etapă a automatizării producției în care întregul set de operațiuni de prelucrare a materialelor, inclusiv transportul acestora, se realizează printr-un sistem de mașini și tehnologii automate, unități conform unor programe și moduri prestabilite, folosind diverse dispozitive automate unite printr-un sistem de management.

Cu automatizări complexe, funcțiile umane în controlul procesului tehnologic se reduc la monitorizarea cursului procesului, analiza indicatorilor acestuia și alegerea modurilor de funcționare ale echipamentului ca un set de sarcini pentru regulatoarele automate și dispozitivele software în care cei mai buni indicatori. sunt realizate în aceste condiţii.

Cea mai ușor de integrată automatizare se realizează în producție continuă, procese, ale căror secțiuni separate sunt conectate forțat printr-un singur flux de material.

Un exemplu de automatizare a proceselor complexe este o linie automată, în care fiecare mașină automată, folosind un dispozitiv software, efectuează o secvență predeterminată de mișcări ale organelor sale de lucru pentru a efectua o anumită fază de prelucrare a materialului și întregul set de mașini liniare conectate. prin operarea automată a dispozitivelor de transport — o succesiune generală de faze de prelucrare până la primirea produsului finit.

Afacerile complet automatizate sunt toate Centrală electrică (Centrale nucleare, termocentrale, hidrocentrale). Conducerea principalelor echipamente electrice și mecanice din aceste stații se realizează automat, iar controlul asupra funcționării acestuia este concentrat, de regulă, la un moment dat, de unde dispeceratul în tură stabilește modurile necesare.

Managementul operațional trebuie să fie centralizat și concentrat în mâinile unei singure persoane. Necesitatea unei astfel de centralizări se datorează faptului că, pentru a lua o decizie cu privire la alegerea modurilor de unități tehnologice individuale, o imagine completă a întregii producții, proces, adică procesarea tuturor informațiilor care provin din toate secțiunile procesul, este necesar.

Prin urmare, printre sistemele de control, dispozitivele ocupă un loc proeminent, a cărui sarcină este să organizeze comunicarea dintre om și mașini, să faciliteze controlul proceselor, să-și ușureze sistemul nervos, să elibereze creierul de stres și rutină. muncă.

În plus, o persoană nu poate procesa adesea un flux mare de informații despre progresul proceselor fără ajutorul unor dispozitive suplimentare.

De exemplu, în condițiile managementului centralizat al sistemelor de energie ramificată, funcțiile dispecerului punctului central de control devin din ce în ce mai complexe, iar luarea deciziilor, de regulă, se realizează în condiții de lipsă acută de timp. Toate acestea necesită colectarea rapidă a diverselor informații pentru a arăta o persoană sub forma unui rezultat ușor de observat, necesar pentru luarea deciziilor.

Cu controlul centralizat, toate informațiile despre starea producției și a procesului sunt centralizate cu dispecerii sau operatorii în schimburi.

Pentru a transmite informații unei persoane, există numeroase dispozitive de indicare și înregistrare situate pe panourile centrului de control în fața operatorului sau a dispecerului. Pe lângă dispozitive, camera de control dispune de dispozitive tehnice care vă permit să monitorizați diverse zone critice de producție.

Fotografia arată camera de control. Este panoul (panourile) vertical(e) pe care sunt amplasate scheme mnemonice industrii controlate, procese, instrumente de măsurare și diverse indicatoare de alarmă și panouri ale dispozitivelor de control automat, uneori și chei și butoane pentru telecomandă.

Întrucât în ​​întreprinderile și industriile cu un teritoriu întins, schimbul de informații între obiectele de control și management și centrul de dispecer se realizează cu ajutorul mijloacelor tehnice de telemecanică, dispozitivele pentru reproducerea acestor sisteme sunt amplasate pe panoul de dispecer.

O persoană care controlează un proces pe baza cunoștințelor sale despre proprietățile și caracteristicile acestuia folosește o previziune extinsă și, prin urmare, este capabilă să îmbunătățească semnificativ controlul procesului. În cadrul restrâns al acestui proces, cunoașterea este un model al procesului din creierul uman.

Înainte de a alege una sau alta acțiune de control, o persoană, folosind acest „model”, verifică în mod speculativ care vor fi rezultatele acțiunilor asupra parametrilor de ieșire ai procesului.

Abia după ce s-a convins că această influență va forța procesul să se schimbe în direcția dorită sau să-și mențină cursul neschimbat, se transferă această influență în procesul real, comparându-și constant cursul cu rezultatele speculative obținute și rafinând modelul.

Similar cu modul în care o face un om, un sistem automat de control predictiv poate funcționa. Un astfel de sistem ar trebui să aibă un model de proces, dispozitive care asigură auto-ajustarea parametrilor modelului pentru a se potrivi cu procesul real și un dispozitiv care caută automat în model astfel de acțiuni de control care oferă cea mai bună performanță a procesului. Influențele detectate ar trebui transferate automat în procesul real.

Un exemplu de sistem de control automat complex este un cuptor continuu pentru încălzirea materialului, echipat cu regulatoare de temperatură în spațiul de lucru și regulatoare ale fluxului de combustibil și aer furnizat arzătoarelor cuptorului.

Încălzirea materialului care părăsește cuptorul este determinată de temperatura spațiului său de lucru, viteza de mișcare a materialului și o serie de alți factori. La rândul său, temperatura spațiului de lucru este determinată de cantitatea de consum de combustibil și de raportul combustibil - consumul de aer și depinde, de asemenea, de viteza de mișcare a materialului încălzit.

Problema de menținere a temperaturii materialului din acest exemplu nu poate fi rezolvată prin instalarea de regulatoare de temperatură și debit separate, fără legătură.

Este necesar ca referința la regulatorul de temperatură din cuptor să crească automat pe măsură ce viteza de mișcare a materialului în cuptor crește, iar referința la controlerul debitului de aer să crească pe măsură ce crește consumul de combustibil.

Sarcini dificile apar și în crearea sistemelor de control al proceselor cu conversii multiple de energie. Un exemplu de topire în furnal. Aici, legea de control stabilește un set de valori cerute ale parametrilor individuali ai procesului (temperatura, presiunea, debitul etc.), fiecare dintre acestea fiind afectat de multe perturbări cauzate de factori externi și interni acelui proces.

Succesul automatizării integrate a zonelor de producție existente este determinat aproape în totalitate de conformitatea echipamentelor și tehnologiei existente cu cerințele de control automat.

Echipamentele majorității întreprinderilor operaționale sunt proiectate pentru control manual.Prin urmare, automatizarea complexă, de regulă, trebuie să fie însoțită de modernizarea sau înlocuirea completă a echipamentelor, o schimbare a tehnologiei și organizarea producției, în care posibilitățile de control automat din punct de vedere al vitezei și al preciziei ar fi utilizate pe deplin.

Automatizarea completă a oricărei zone de producție trebuie să fie precedată de o analiză tehnică și economică amănunțită a întregului set de măsuri pentru determinarea eficienței economice. Automatizarea completă vă permite să centralizați producția și managementul proceselor, să reduceți personalul, să creșteți productivitatea echipamentelor, să îmbunătățiți calitatea produsului și să reduceți costurile.

Pentru procesele complexe, centralizarea managementului necesită utilizarea sistemelor automate de management care să permită colectarea de informații despre progresul unui proces controlat și transmiterea acesteia către o persoană într-o formă convenabilă pentru acesta.

Automatizarea integrată este un pas către automatizarea completă, care se încheie cu crearea de ateliere și fabrici automate.

Automatizare completă

Automatizarea completă este o etapă a automatizării producției în care un sistem de mașini automate efectuează, fără participarea directă a omului, întreaga gamă de operațiuni ale unui anumit proces de producție, inclusiv selectarea și stabilirea modurilor de lucru care oferă cele mai bune performanțe în condiții date. .

Atribuțiile unei persoane se reduc la monitorizarea bunei funcționări a sistemului de management și a unităților sale individuale, precum și la introducerea sarcinilor și criteriilor în acest sistem pe care procesul trebuie să le satisfacă.

Pentru procesele simple care rulează în condiții constante, odată selectate și ajustate, modul optim poate fi menținut mult timp, iar conceptul de automatizare completă coincide cu conceptul de automatizare complexă.

Pentru majoritatea proceselor supuse perturbărilor externe, principala diferență între automatizarea completă și automatizarea complexă este transferul funcției de selectare și coordonare a modurilor de operare ale mașinilor și unităților individuale (inclusiv în situații de urgență) de la o persoană la un sistem de control automat.

Baza trecerii la automatizarea completă este căutarea automată și stabilirea modurilor optime de funcționare a echipamentelor și automatizarea managementului operațional, adică coordonarea modurilor mașinilor și unităților individuale.

Pentru a rezolva aceste probleme, tehnologiile informatice sunt utilizate pe scară largă, în special mașinile de control (controlorii, calculatoare industriale), analizând cursul producţiei, procesului, sintetizarea legilor de control şi determinarea criteriilor de optimitate. Analiza automata a fluxului tehnologic si sinteza legilor de control predetermina autoadaptabilitatea sistemelor pentru automatizare completa.

Sistemele complete de automatizare au un principiu de construcție ierarhic:

• La prima etapă, există sisteme software și de control logic, precum și sisteme de control automat;
• în etapa a 2-a — sisteme de optimizare automată a mașinilor individuale și agregatelor;
• pe treapta a 3-a — sisteme automate de management operațional.

Ierarhia de control pe trei niveluri definește structura funcțională a sistemelor complete de automatizare.Rezoluția hardware a acestui sistem poate fi diferită, sistemul poate fi construit așa cum se arată mai sus, dar poate fi construit fără o separare clară a funcțiilor îndeplinite de dispozitivele individuale.

Complexitatea tot mai mare a sarcinilor de control duce la o creștere a numărului și a complexității echipamentelor și, ca urmare, la creșterea probabilității de a perturba funcționarea normală a sistemului.

Intensificarea continuă a proceselor și creșterea dimensiunii acestora și amenințarea corespunzătoare a accidentelor fac problema fiabilității și mai importantă în automatizarea producției. Prin urmare, se dezvoltă elemente și metode din ce în ce mai fiabile pentru conectarea lor, precum și metode de construire a sistemelor fiabile din elemente insuficient de fiabile.

Sistemul complet de automatizare este un sistem de control automat complex și ramificat, care necesită fiabilitatea sa ridicată, asigurată atât de fiabilitatea elementelor individuale, cât și de fiabilitatea structurii.

Sarcina automatizării complete este crearea de ateliere și întreprinderi automate (fabrici automate). Marele efect economic al automatizării complete se realizează prin îmbunătățirea utilizării echipamentelor, asigurând ritmul procesului cu productivitate optimă și calitatea produsului în condițiile date.

Uite: Automatizarea proceselor tehnologice, Roboți industriali în producția modernă,  Automatizarea sistemelor de management al alimentării cu energie electrică

Dezvoltarea tehnologiei de control automat este imposibilă fără progrese în echipamente și mai ales în acele elemente din care sunt construite dispozitivele de control.Cea mai importantă problemă în dezvoltarea echipamentelor și sistemelor de control automat este creșterea fiabilității acestora.